これまで見つかった中で最も明るい天体は1日に太陽1個分の質量を貪る超巨大ブラックホールだった

科学者たちは、地獄の本当の状況について、報告された証拠を持ち合わせていない。おそらく、この物語を伝えるために戻ってきた人がいないからだろう。地獄は最高に不快な場所で、暑く、人間の肉体を敵視する場所として想像されてきた。

全天を対象とした大規模な天文学的調査のおかげで、我々は今、宇宙で最も地獄らしい場所を発見した。

『Nature Astronomy』誌に掲載された新しい論文で、私たちはこれまで発見された中で最大かつ最も明るい捕獲物質の円盤に囲まれたブラックホールについて述べている。J0529-4351と呼ばれるこの天体は、宇宙でこれまで発見された中で最も明るい天体でもある。

超大質量ブラックホール

天文学者たちは、銀河の中心に位置し、太陽の数百万個から数十億個と同程度の質量を持つ、急速に成長する超大質量ブラックホールを、宇宙全体ですでに100万個ほど発見している。

急速に成長するために、ブラックホールは星やガス雲を安定した軌道から引きずり出し、降着円盤と呼ばれる軌道を回る物質の輪の中に引きずり込む。降着円盤は、やがてブラックホールに食い尽くされる物質の単なる保持パターンである。

円盤は、円盤内の物質がこすれ合う摩擦によって加熱される。十分な量の物質を詰め込むと、その熱の輝きは何千もの銀河を凌駕するほど明るくなり、ブラックホールの熱狂が120億光年以上離れた地球の我々にも見えるようになる。

宇宙で最も急速に成長するブラックホール

J0529-4351の降着円盤は、太陽の500兆倍もの強い光を放っている。このような驚異的な量のエネルギーは、ブラックホールが毎日太陽1個分の物質を食べている場合にのみ放出される。

また、ブラックホールはすでに大きな質量を持っているはずだ。我々のデータによれば、J0529-4351の質量は太陽の150億倍から200億倍である。

そんなブラックホールを恐れる必要はない。この怪物からの光は120億年以上かかって我々に届いている。

近傍の宇宙では、最近の超巨大ブラックホールはほとんどが眠れる巨人であることがわかる。

支配力を失うブラックホール

銀河の中に浮遊しているガスはほとんど星になったので、ブラックホールの餌食時代は終わった。そして何十億年という歳月を経て、星々は整然としたパターンに分類されるようになった。

たとえ星が突然ブラックホールに向かって飛び降りたとしても、ほとんどの場合、パチンコのような操縦を行い、また別の方向に逃げるだろう。

宇宙探査機は、このようなパチンコのような操作で木星からの後押しを受け、太陽系の届きにくい場所にアクセスする。しかし、もし宇宙空間がもっと混雑していて、我々の探査機が反対方向からやってくる探査機とぶつかったとしたらどうだろう。2つは衝突し、爆発して破片の雲となり、木星大気に急速に落下するだろう。

このような星同士の衝突は、若い宇宙の無秩序の中ではありふれたことであり、ブラックホールはそのカオスの初期の受益者であった。

降着円盤 – 宇宙旅行者の立ち入り禁止区域

降着円盤は、何も戻ってこない場所への入り口であるが、それ自体が生命にとって非常に不親切な場所でもある。降着円盤は巨大な嵐の細胞のようなもので、その雲は摂氏数万度に達する温度で輝いている。

雲はホールに近づくにつれてどんどん速く移動し、その速度は秒速10万キロにも達する。地球が1時間で移動するのと同じ距離を1秒間に移動しているのだ。

J0529-4351の周りの円盤は7光年ある。これは太陽から最も近いケンタウルス座アルファ星までの距離の1.5倍である。

なぜ今なのか？

もしこれが宇宙で最も明るいものだとしたら、なぜ今になって発見されたのだろうか？要するに、宇宙は光るブラックホールでいっぱいだからである。

世界中の望遠鏡は非常に多くのデータを生成するため、天文学者は高度な機械学習ツールを使ってそのすべてをふるいにかけている。機械学習はその性質上、以前に発見されたものと似たものを見つける傾向がある。

このため、機械学習はブラックホール周辺のありふれた降着円盤（これまでにおよそ100万個が検出されている）を見つけるのには優れているが、J0529-4351のような珍しい異常値を見つけるのはあまり得意ではない。2015年、中国の研究チームは、アルゴリズムによって選ばれた著しく高速に成長するブラックホールを、本物にしては極端すぎるという理由で見逃しそうになった。

私たちの最近の研究では、最も極端な天体、最も光度が高く、最も急速に成長しているブラックホールをすべて見つけることを目指していたので、あまりに多くの予備知識に導かれるような機械学習ツールの使用は避けた。その代わりに、全天をカバーする新しいデータを検索するために、より昔ながらの方法を使い、素晴らしい結果を得たのだ。

私たちの研究は、ヨーロッパ南天天文台との10年にわたるパートナーシップにも依存している。

本記事は、Christian Wolf氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「The brightest object in the universe is a black hole that eats a star a day」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。